Załącznik nr 1.7 - OPZ

Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
załącznik nr 1.7 do SIWZ
Opis przedmiotu zamówienia – CZĘŚĆ 7
Poz.
1.
Kriostat do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z
układem automatyki kontrolno-pomiarowej
Projekt koncepcyjny wykonania Kriostatu do badania właściwości
materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolnopomiarowej
1.
2.
Ilość
Ogólny opis przedmiotu zamówienia
Przedmiotem
zamówienia
jest
opracowanie
projektu
koncepcyjnego
wraz
z
dokumentacją
techniczną
zautomatyzowanego kriostatu do badania właściwości materiałów
nadprzewodnikowych
służących
do
oceny
taśm
nadprzewodnikowych
HTS
2G
(High
Temperature
Superconductor), w którym będzie możliwość wyznaczania
charakterystyki R=f(T) w zakresie temperatur od 77K-324K oraz
rejestracja przebiegów U=f(t), I=f(t) w zakresie zmian nastaw
napięcia 0-8V, lub prądu 0-400A w temperaturze ciekłego azotu
dla zaprogramowanych wartości prądu i napięcia. Opracowanie
powinno zawierać rysunki techniczne konstrukcji mechanicznej,
schematy elektryczne i sygnałowe obwodów zasilania, sterowania
oraz pomiarowego, wraz ze wstępnym wykazem elementów
według wymagań przedstawionych w punktach 2 – 4. Ponadto
projekt powinien zawierać opis działania opracowanego projektu.
Wymagania dotyczące konstrukcji mechanicznej
1) Ze względu na wykorzystanie w stanowisku badawczym
substancji (ciekły azot) zagrażających życiu bądź zdrowiu
obsługi i osób postronnych oraz sprzętu sterującopomiarowego należy spełnić wymienione poniżej wytyczne
1
dotyczące konstrukcji mechanicznej. Ponadto, ze względu na komplet
pracę przy niskich temperaturach, konstrukcja kriostatu
powinna
spełniać
rygorystyczne
wymogi,
również
szczegółowo omówione w tym punkcie.
2) Stanowisko badawcze powinno składać się z konstrukcji
wsporczej zbudowanej z profili konstrukcyjnych skręcanych
(nie spawanych), tolerancje profili DIN EN 12020. Profile
konstrukcyjne muszą być wykonane z materiału stop 6063
gatunek T66 wyżarzanych cieplnie (F25) o powierzchni
matowanej i anodowanej naturalnie o grubości warstwy 12
µm, która będzie minimalizowała efekty korozji w
niekorzystnych warunkach jej pracy. Konstrukcja mechaniczna
powinna być zamontowana na nóżkach do bezstopniowego
ustawienia wysokości oraz ruchomo ułożyskowaną podstawą
stopki, aby nierówności powierzchni mogły być
wyrównywane, tak by umożliwić stabilne usadowienie
kriostatu oraz jego wypoziomowanie.
3) Konstrukcja mechaniczna kriostatu powinna mieć wydzieloną
część na aparaturę automatyki kontrolno-pomiarowej, tak by
opary ciekłego azotu nie powodowały niewłaściwej pracy bądź
uszkodzenia tej aparatury. Obydwie te części powinny być
oddzielone płytą z tworzywa sztucznego. Do zbiornika
kriostatu właściwego powinien być zapewniony dostęp w
Strona 1 z 6
Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
4)
5)
6)
7)
załącznik nr 1.7 do SIWZ
takim zakresie by możliwe było swobodne nalewanie ciekłego
azotu. Zbiornik kriostatu będzie stanowić dewar z luźną
pokrywą i uchwytem do przenoszenia ciekłego azotu o
pojemność minimum 6 litrów, średnicy wewnętrznej minimum
185 mm oraz wysokości wewnętrznej minimum 270 mm.
Do wszystkich urządzeń kontrolno-pomiarowych oraz
rozdzielnicy zasilającej stanowisko badawcze powinien być
swobodny dostęp, umożliwiający ręczną ingerencję operatora,
bez konieczności przesuwania stanowiska bądź odkręcania
osłon ochronnych. Wszystkie przewody zasilające oraz
kontrolno-pomiarowe powinny być prowadzone w specjalnych
kanałach sygnałowych, uniemożliwiających mechaniczne ich
uszkodzenie.
Część konstrukcji mechanicznej, zawierająca badane próbki
taśm HTS oraz czujniki pomiarowe powinna być
opuszczana/podnoszona
do/z
zbiornika
kriostatu
automatyczne, za pomocą napędu elektrycznego sterowanego
z programu komputerowego, przez dedykowaną kartę
kontrolno-pomiarową. Całość części pomiarowej powinna być
zamontowana na prowadnicy liniowej modułu liniowego
umożliwiającego pozycjonowanie z dokładnością co najmniej
0,1 mm wyposażonego w czujniki krańcowe. Część ruchoma
systemu powinna być tak zamontowana, aby opary ciekłego
azotu i zamarzająca para wodna, nie powodowały jej błędnego
działania. Wszystkie przewody pomiarowe oraz zasilające
badaną próbkę, doprowadzone do części ruchomej powinny
być umieszczone w zapewniającym cichą pracę, prowadniku
przewodów wyposażonym w separatory przewodów.
Ruchoma część pomiarowa powinna zawierać dwie płyty
bazowe, do których przyłączone będą kriogeniczne przepusty
pomiarowe, kriogeniczne przepusty prądowe oraz uchwyty z
badanymi próbkami. Górna płyta bazowa wykonana z
anodowanego aluminium powinna zawierać izolowane
kriogeniczne przepusty pomiarowe oraz izolowane
kriogeniczne przepusty prądowe. Dolna płyta bazowa, mająca
niewielką zmianę objętości w niskich temperaturach, powinna
być wykonana z kompozytu epoksydowo-szklanego typu E i
powinna zawierać bloki mocujące uchwyty próbek taśm HTS.
Konstrukcja dolnej płyty bazowej powinna umożliwiać
zamontowanie jednocześnie dwóch uchwytów próbek taśm
HTS, jedna do badań zależności prądowych i napięciowych w
czasie, a druga do badań rezystancji w zależności od
temperatury. Próbki te powinny być umieszczone jedna pod
drugą w odległościach umożliwiających swobodne ich
umieszczenie w zbiorniku kriostatu z ciekłym azotem.
Połączenie górnej i dolnej płyty bazowej powinno być stabilne
i również wykonane z materiału o niewielkiej zmianie
objętości w niskiej temperaturze oraz o odpowiedniej
wytrzymałości mechanicznej, umożliwiającej mechaniczne
zamocowanie wymiennych uchwytów badanych próbek.
W ramach stanowiska badawczego należy wykonać projekt
uchwytów próbek taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G o
szerokościach 2, 3, 4, 6, 12 mm, umożliwiających zasilanie
przez doprowadzenia prądowe i pomiar napięcia na taśmie
Strona 2 z 6
Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
załącznik nr 1.7 do SIWZ
HTS przez wyprowadzenia napięciowe rozmieszczone w
odległości 100 mm, w celu wyznaczenia charakterystyki
R=f(T). Uchwyty te powinny być wykonane z kompozytu
epoksydowo-szklanego oraz wyposażone w bloki miedziane,
w których zamocowane są badane taśmy HTS. Taśma HTS
powinna być odizolowana od bloku miedzianego taśmą
poliimidową z klejem silikonowym o odporności
dielektrycznej minimum 5 kV. Blok miedziany powinien być
wyposażony w otwór umożliwiający umieszenie czujnika
kriogenicznego w kształcie walca i wymiarach: średnica Ø =
3.1 mm, wysokość h = 11 mm. Do końcówek taśmy HTS
poprzez odpowiednie doprowadzenia powinno być
doprowadzone napięcie zasilające badaną próbkę, sterowane z
programu komputerowego. Bloki miedziane z badaną próbką
taśmy HTS powinny być przymocowywane do uchwytów za
pomocą połączenia śrubowego umożliwiającego szybką
wymianę uchwytu bez konieczności demontażu połączenia
śrubowego, a jedynie przez poluzowanie tego połączenia.
8) W ramach stanowiska badawczego należy wykonać projekt
uchwytów próbek taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G o
szerokości 2, 3, 4, 6, 12 mm, umożliwiających pomiar napięcia
na taśmie HTS przez wyprowadzenia napięciowe
rozmieszczone w odległości 100 mm, umożliwiające
rejestrację przebiegów U=f(t), I=f(t) w zakresie nastaw
napięcia 0-8 V oraz prądu 0-400 A w temperaturze ciekłego
azotu dla zaprogramowanych wartości prądu i napięcia.
Uchwyty te powinny być wykonane z kompozytu
epoksydowo-szklanego
ze
złączami
miedzianymi
umożliwiającymi podłączenie wysoko-prądowych przewodów
zasilających (na prąd do 400 A). Doprowadzenia prądowe
powinny umożliwić pracę w niskich temperaturach. Uchwyty z
badaną próbką taśmy HTS powinny być przymocowywane do
uchwytów na dolnej płycie bazowej za pomocą połączenia
śrubowego umożliwiającego szybką wymianę uchwytu bez
konieczności demontażu połączenia śrubowego, a jedynie
przez poluzowanie tego połączenia.
9) Po wyciągnięciu próbek taśm HTS z kriostatu, uchwyty
próbek powinny być ogrzewane za pomocą systemu
automatycznego ogrzewania nadmuchowego, w celu
zapobiegnięcia skraplania się pary wodnej do zbiornika
kriostatu oraz umożliwienie wykonania charakterystyki R=f(T)
do temperatury 324K.
3. Wymagania dotyczące układu zasilania
1) Przy badaniu charakterystyk R=f(T) próbki taśm HTS powinny
być zasilane z regulowanego zasilacza małej mocy
sterowanego z programu komputerowego w sposób
automatyczny. Natomiast przy badaniu charakterystyk U=f(t),
I=f(t) próbki taśm HTS powinny być zasilane z regulowanego
zasilacza dużej mocy, o regulowanych parametrach w zakresie
0-8 V oraz 0-400 A, sterowanego z programu komputerowego
w sposób automatyczny.
2) Stanowisko kriostatu do badania właściwości materiałów
nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-
Strona 3 z 6
Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
załącznik nr 1.7 do SIWZ
pomiarowej powinno być zasilane z rozdzielnicy,
zamontowanej w dostępnym miejscu stanowiska. Rozdzielnica
powinna być wyposażona w odpowiednio dobrane
zabezpieczenia nadprądowe oraz upływowe obwodu zasilania
komputera, monitorów temperatury, zasilacza, obwodów
napędu podnoszenia/opuszczenia badanych próbek taśm HTS
oraz innych obwodów. Obwody zasilająco-sterujące powinien
być wyposażone w ręczny wyłącznik bezpieczeństwa
odcinający zasilanie w razie zaistnienia zagrożenia – tzw.
wyłącznik bezpieczeństwa.
4. Wymagania dotyczące układu pomiarowego
1) Układ pomiarowy będzie wyposażony w monitor temperatury
o następujących parametrach: zakres pomiarowy do minimum
1,2K; minimum 8 wejść sensorowych; obsługa czujników
diodowych oraz typu RTD (resistance temperature detectors);
wyświetlacz umożliwiający wyświetlanie wyników pomiarów
z 8 czujników w następujących jednostkach: K, °C, V, oraz Ω;
standardy komunikacji typu IEEE-488 oraz RS-232C;
wyposażony w minimum dwa wyjścia analogowe;
wyposażony w przekaźniki alarmowe. Pomiary temperatury
będą wykonywane czujnikiem kriogenicznym o następujących
parametrach: zakres mierzonych temperatur od minimum 4K
do maksimum 324K (czujnik skalibrowany); czujnik typu
RTD, długość wyprowadzeń 2 m. Pomiary parametrów
elektrycznych będą wykonywane za pomocą karty kontrolnopomiarowej o następujących parametrach: minimum 32
wejścia analogowe, szybkość transmisji 500 kS/s,
rozdzielczość 16-bit, zakres pomiarowy ±10 V; minimum 4
wyjścia analogowe, szybkość transmisji: 900 kS/s – dla 1
kanału, 840 kS/s – dla 2 kanałów, 775 kS/s – dla 3 kanałów,
719 kS/s – dla 4 kanałów, rozdzielczość 16-bit, zakres napięć
wyjściowych ±10 V; minimum 48 cyfrowych wejść/wyjść
(I/O) 1 MHz, system logiczny TTL, minimum cztery 32bitowe liczniki/timery; standard komunikacyjny USB 2.0. Cały
system powinien być połączony i zsynchronizowany za
pomocą złączy GPIB/USB oraz wyjść/wejść cyfrowych i
wejść analogowych. Pomiar i sterowanie wykonywane jest z
komputera za pomocą specjalnego programu komputerowego:
umożliwiającego programowanie w środowisku graficznym;
posiadającego zintegrowane biblioteki dla analizy pomiarów,
algorytmów sterowania oraz cyfrowego przetwarzania
sygnałów; umożliwiającego połączenie oprogramowania za
pośrednictwem bibliotek DLL, TCP i OPC oraz tworzenie
plików wykonywalnych typu start-up; umożliwiającego ścisłą
integrację urządzeń elektronicznych poprzez wejścia/wyjścia
oraz zbieranie i przetwarzanie danych pomiarowych,
tworzenie wykresów i charakterystyk; posiadającego obsługę
interfejsów komunikacyjnych IEEE-488 (GPIB), USB, oraz
RS232.
2) Układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyk U=f(t),
I=f(t) powinien być wyposażony w odpowiedni bocznik
pomiarowy. Sygnały z bocznika pomiarowego będą mierzone
poprzez kartę kontrolno-pomiarową.
Strona 4 z 6
Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
załącznik nr 1.7 do SIWZ
3) Układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyk R=f(T),
powinien umożliwiać pomiar napięcia na taśmie HTS i prądu
taśmy (przez pomiar napięcia na boczniku pomiarowym) za
pomocy karty kontrolno-pomiarowej. Przewody pomiarowe
napięcia i prądu powinny mieć możliwość odłączania od
systemu pomiarowego poprzez specjalne złącze zamontowane
w górnej płycie bazowej.
4) Układ pomiarowy powinien zawierać zabezpieczenia
nadprądowe, zabezpieczenia różnicowoprądowe oraz system
ochrony karty pomiarowej zapobiegający uszkodzeniu wejść
karty.
2. Wykonanie
Kriostatu
do
badania
właściwości
materiałów
nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej Ilość
według projektu z poz. 1.
1. Ogólny opis przedmiotu zamówienia
Przedmiotem zamówienia jest wykonanie zautomatyzowanego
kriostatu
do
badania
właściwości
materiałów
nadprzewodnikowych według wytycznych przedstawionego w
pozycji 1. zamówienia oraz projektu koncepcyjnego powstałego w
wyniku realizacji pozycji 1. zamówienia, wraz z wykonaniem
programu kontrolno pomiarowego oraz po 10 uchwytów próbek
taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G według specyfikacji zawartej
w punkcie 2 podpunkty 7 oraz 8 pozycji 1. zamówienia.
2. Wymagania dotyczące programu kontrolno pomiarowego
1) Program kontrolno-pomiarowy powinien być napisany w
programie komputerowym o następujących możliwościach:
umożliwiającego programowanie w środowisku graficznym;
posiadającego zintegrowane biblioteki dla analizy pomiarów,
algorytmów sterowania oraz cyfrowego przetwarzania
sygnałów; umożliwiającego połączenie oprogramowania za
pośrednictwem bibliotek DLL, TCP i OPC oraz tworzenie
plików wykonywalnych typu start-up; umożliwiającego ścisłą
integrację urządzeń elektronicznych poprzez wejścia/wyjścia
1
oraz zbieranie i przetwarzanie danych pomiarowych,
zestaw
tworzenie wykresów i charakterystyk; posiadającego obsługę
interfejsów komunikacyjnych IEEE-488 (GPIB), USB, oraz
RS232. Wykonawca dostarcza wszystkie pliki z programem,
z możliwością jego modyfikacji, nie zabezpieczony żadnymi
hasłami. Zadaniem programu jest wykonanie w sposób
automatyczny wszystkich założonych charakterystyk taśm
nadprzewodnikowych HTS: U=f(t), I=f(t), R=f(T) oraz
automatyczne i ręczne sterowanie systemem automatyki.
2) Cały proces sterowania i pomiarów powinien być obsługiwany
z interfejsu użytkownika zawierającego następujące zakładki
funkcjonalne:
a. zakładka menu głównego sterowania z automatyczną
nastawą
wszystkich
możliwych
parametrów
napięciowych i prądowych oraz kroku pomiarowego,
jak również sterowania układu grzewczego,
b. zakładka trybu sterowania serwisowego umożliwiająca
ręczne sterowanie oraz dokonywanie pomiarów dla z
góry ustawionych parametrów.
3) Po wykonaniu pomiarów program powinien umożliwiać
Strona 5 z 6
Znak sprawy: RA-TL-Z-16/2015
załącznik nr 1.7 do SIWZ
generację raportu zawierającego:
a. informacje o dacie wykonania pomiaru, nazwy
instytucji zlecającej wykonanie pomiaru, osób
wykonujących pomiar,
b. informacje o typie badanych próbek oraz wszelkich
uwag dotyczących pomiaru lub wyników,
c. stabelaryzowane wyniki pomiarowe,
d. wyznaczone charakterystyki statyczne R = f(T).
4) Raport powinien być zapisywany w następujących formatach
plików wyjściowych: HTML, Microsoft Excel oraz powinien
mieć możliwość druku za pomocą drukarki fizycznej.
3. Wymagania dotyczące dokumentacji
1) Powykonawcza dokumentacja techniczna kriostatu do badania
właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem
automatyki kontrolno-pomiarowej stanowiącego przedmiot
zamówienia powinna być opracowana w języku polskim w
zakresie niezbędnym do jego bezpiecznej i poprawnej obsługi,
a ponadto musi zawierać:
a. szczegółowy wykaz elementów wchodzących w skład
oferowanego wyposażenia wraz z ich konfiguracją w
systemie,
b. schematy elektryczne systemu,
c. rysunki techniczne konstrukcji mechanicznej,
d. wymagania dotyczące warunków zasilania systemu moc przyłącza sieciowego,
e. płytę CD lub pamięć FLASH (USB Pendrive) z
kodami programu sterującego,
f. instrukcje obsługi stanowiska,
g. instrukcję BHP poprawnej i bezpiecznej obsługi.
4. Wymagania
dotyczące uruchomienia i szkolenia dla
pracowników obsługi
Wykonawca po dostarczeniu stanowiska badawczego
przeprowadzi sprawdzenie jego działania na miejscu instalacji,
łącznie z funkcjonowaniem oprogramowania, a także w
terminie do 3 tygodni od daty dostawy przeprowadzi szkolenie
z zakresu obsługi stanowiska dla wskazanych przez
Zamawiającego pracowników. Szkolenie powinno obejmować
czas nie krótszy niż 1 dzień.
Strona 6 z 6